(57)【要約】      （修正有）【課題】「地球温暖化の抑制」を実現する水素を用いて発電する発電システムを提供する。【解決手段】発電システム１は、タービン２の回転により発電する発電機３を有し、タービンが、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで回転して、発電機で発電する。既存の火力発電所において水蒸気で回転するタービンＫ２を水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転させる水素水蒸気回転部４が、既存の火力発電所に後付けされていても良い。【選択図】図１
0003229202.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水素を用いて発電する発電システム。
【請求項２】
当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、
前記タービンが、水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転して、前記発電機で発電する請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
当該発電システムは、既存の火力発電所において水蒸気で回転するタービンを前記水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転させる水素水蒸気回転部が、前記既存の火力発電所に後付けされている請求項２に記載の発電システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水素を用いて発電する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所などの電力制御装置が知られている（特許文献１）。
この電力制御装置は、発電機と、再生可能エネルギー発電装置と、蓄電装置とを備える発電所の電力を制御する電力制御装置であって、発電出力効率制御部と、蓄電装置充放電電力指令値送信部と、を備え、前記発電出力効率制御部は、前記発電機の出力電力値を受信する発電機出力電力受信部と、前記発電機出力電力受信部が受信した前記発電機の出力電力値と、予め設定された目標効率値とに基づいて、見かけ上の所内負荷電力値の目標値を設定する目標電力値設定部と、前記発電所の所内で消費される電力である所内負荷電力値を受信する所内負荷電力受信部と、前記再生可能エネルギー発電装置の出力電力値を受信する再エネ出力電力受信部と、前記見かけ上の所内負荷電力値の目標値と、前記所内負荷電力値と、前記再生可能エネルギー発電装置の出力電力値とに基づいて、前記蓄電装置の充放電電力指令値を算出する蓄電装置充放電電力指令値算出部と、を備え、前記蓄電装置充放電電力指令値送信部は、前記蓄電装置の充放電電力指令値を前記蓄電装置へ送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２８９４５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された電力制御装置は、その段落００７９に記載されたように、火力発電所だけではなく、例えば、原子力発電所や水力発電所等にも適用されるところ、火力発電所であれば、化石燃料を燃やすと二酸化炭素（ＣＯ２）等が排出されて地球温暖化を招く虞があり、原子力発電所であれば、地震や津波等の自然災害、事故により放射能汚染の虞がある。
又、特許文献１に記載の水力発電所では、高い所から低い所へ流れる水の位置エネルギーを利用して発電機を回し発電するものの、水を貯めるダムや導水管等を建設するため、非常に大規模化すると共に、環境や生態系に影響を与える等の問題がある。
【０００５】
そこで、本考案は、水素を用いて発電すること等により、「地球温暖化の抑制」などを実現できる発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案に係る発電システム１の第１の特徴は、水素を用いて発電する点にある。
【０００７】
本考案に係る発電システム１の第２の特徴は、上記第１の特徴に加えて、当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、前記タービンが、水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転して、前記発電機で発電する点にある。
【０００８】
本考案に係る発電システム１の第３の特徴は、上記第２の特徴に加えて、当該発電システムは、既存の火力発電所において水蒸気で回転するタービンを前記水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転させる水素水蒸気回転部が、前記既存の火力発電所に後付けされている点にある。
【０００９】
これらの特徴により、水素を用いて発電することによって、特許文献１とは異なり、例えば、火力発電所であれば、化石燃料を燃やす必要がなく、当然、二酸化炭素等が排出されないため、地球温暖化を招く虞を抑制できる（「地球温暖化の抑制」）。又、原子力発電所であれば、原子炉の中でウランやプルトニウム等を核分裂させる必要がなく、地震や津波等の自然災害、事故によっても、当然、放射能汚染の虞はない（「放射能汚染の防止」）。
これと同時に、水力発電所のように、ダムや導水管等を建設する必要はなく、大規模化することはない（コンパクト化できる）ため、環境や生態系への影響を抑制できる（「環境・生態系への影響抑制」）。
【００１０】
又、タービン２を、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで回転させて、発電機３で発電することによって、特許文献１等において、火力発電所では石油や石炭、液化天然ガス（ＬＮＧ）などの化石燃料等を燃焼させて水を熱し、原子力発電所では水が入った原子炉の中でウランやプルトニウム等が核分裂するときに発生する熱で水を熱し、そのときに発生する蒸気で発電機を回し発電するため、水を熱しての蒸気を介する分だけ、発電効率が悪くなる問題があった。
しかし、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで、直接、タービン２を回転させて発電機３で発電するため、化石燃料やウラン等とタービン間のように、水を熱しての蒸気を介していない分だけ、発電効率が向上するとも言える。
【００１１】
更に、タービン２を、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで回転させる水素水蒸気回転部４を、既存の火力発電所Ｋに後付けすることによって、既存の火力発電所Ｋを生かしつつも、水素を用いての発電を行うコストや作業負担を低減できるとも言える。
【考案の効果】
【００１２】
本考案に係る発電システムによると、水素を用いて発電すること等により、「地球温暖化の抑制」などを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る発電システを例示する概要図であって、既存の火力発電所に水素水蒸気回転部を後付けした状態を例示するとも言える。
【図２】既存の火力発電所を例示する概要図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
＜発電システム１の全体構成＞
以下、本考案の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１には、本考案に係る発電システム１が例示されている。
【００１５】
発電システム１は、水素を用いて発電するシステムである。
発電システム１は、水素を用いて発電するのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、後述するタービン２や発電機３を有し且つ水素を燃焼させても良く、又、発電システム１は、後述する水素水蒸気回転部４が、既存の火力発電所Ｋに後付けされていても構わない。
【００１６】
又、発電システム１は、水素を貯蔵するためのタンクを有していても良く、このタンクは、気体のままの水素を高圧で圧縮して貯蔵したり、極低温等で液化した水素を貯蔵したり、気体の水素を所定の合金に吸蔵・吸着させて貯蔵したり、水素を別の物質に変換（例えば、トルエンと反応させてメチルシクロヘキサンに変換したり、窒素と反応させてアンモニアに変換）して、その状態で貯蔵しても良い。
その他、発電システム１は、タービン２や発電機３を有さず且つ水素の燃焼なしに、水素と、空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池を有していても良い。
【００１７】
燃料電池を詳解すれば、電解質を間に挟んだ一対の電極のうち、一方の電極に水素を供給し、他方の電極に酸素を供給して化学反応（水の電気分解の逆の化学反応）を起こし、水素を燃焼させることなしに、電気と水を発生させる（発電しつつ、水が発生する）。
発電システム１が燃料電池を用いた場合、水素を燃やさずに、酸素との化学反応により電気を直接取り出し、発電するため、エネルギーの変換効率が上り、二酸化炭素などの有害物が排出されない。
【００１８】
このように、発電システム１は、水素を用いて発電することによって、地球温暖化を抑制したり、二酸化炭素が削減できる等から、安心・安全に発電できる地球最後のエネルギーであるとも言える。
以下、発電システム１は、タービン２や発電機３を有し且つ水素を燃焼させるとして、主に述べる。
【００１９】
＜タービン２＞
図１に示したように、タービン２は、流体を羽根車に当て、流体のエネルギーを回転運動に変換して動力を得るものであり、上述した発電システム１に設けられている。尚、羽根車は、動翼、ベーン、ロータであるとも言える。
タービン２は、流体を羽根車に当て、流体のエネルギーを回転運動に変換して動力を得るのであれば、何れの構成でも良いが、羽根車（ロータ）とステータを有し、ステータは蒸気を整流する静翼列として、ロータは高温高圧蒸気の流れを受け止め回転する動翼列として機能させても良い。
【００２０】
タービン２を回転させる流体は、特に限定はないが、例えば、水素を燃焼させて生じた水蒸気（水素エネルギーガス）Ｓそのものであったり、その他、水素や水素とＬＮＧ等との混合ガスを燃焼させた際に生じた熱で気化した水蒸気Ｊであっても良い。
尚、水蒸気Ｓ、Ｊにより回転するタービンは、蒸気タービンであるとも言え、特に、水素エネルギーガスにより回転するタービンは、ガスタービンであるとも言える。
【００２１】
その他、タービン２を回転させる流体としては、例えば、水素とＬＮＧ等との混合ガスを燃焼させた際に生じた燃焼ガスそのものであっても良く、この場合、タービンは、ガスタービンであるとも言える。
このようなタービン２の回転力が、回転軸を介して、後述する発電機３に伝達される。
【００２２】
＜発電機３＞
図１に示したように、発電機３は、上述したタービン２の回転により発電する機器であり、上述した発電システム１に設けられている。尚、発電機３は、ダイナモであるとも言える。
発電機３は、タービン２の回転により発電できるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、磁界の中でコイルを回転させ、電磁誘導を応用して電流を生じさせても構わない。発電機３は、交流発電機、直流発電機の何れであっても良い。
【００２３】
このような発電機３は、そのコイルの回転軸が、上述したタービン２の回転軸と同軸であったり、互いの回転軸の間にギア等を介することで、タービン２の回転により発電しても良い。
発電機３から出力される電力は、系統（商用電力系統）を介して、工場や家庭等に配電されたり、系統を介さず、直接、工場や家庭等にて使用されても良い。
【００２４】
＜水素水蒸気回転部４＞
図１に示したように、水素水蒸気回転部４は、後述する既存の火力発電所Ｋにおいて水蒸気Ｊで回転するタービン２を、水素Ｈを燃焼させて生じた水蒸気Ｓで回転させる部分である。
この水素水蒸気回転部４は、既存の火力発電所Ｋに後付けされても良い。
【００２５】
水素水蒸気回転部４は、既存の火力発電所Ｋのタービン２を、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで回転させられるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、水素Ｈと酸素Ｏを供給して水素Ｈを燃焼させる燃焼器４ａと、燃焼器からの水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓにより回転され且つ既存の火力発電所Ｋでも設けられていたタービン２と、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓを凝縮する（冷却して液体の水にする）凝縮器４ｂと、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓ等を循環させる循環器４ｃを有していても良い。
尚、循環器４ｃ内では、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓ以外に、作動媒体（空気など）Ｓ’も循環していても良い。
【００２６】
又、凝縮器４ｂにおいては、凝縮した水（凝縮水）を取り出したり、凝縮水を貯めるタンク４ｄを有していても良い。
このような水素水蒸気回転部４は、既存の火力発電所Ｋに後付けされても良い。
以下では、既存の火力発電所Ｋについて述べる。
【００２７】
＜既存の火力発電所Ｋ＞
図２に示したように、既存の火力発電所Ｋは、既に建設されている火力発電所であって、上述した水素水蒸気回転部４が後付け可能である。
既存の火力発電所Ｋは、その構成に特に制限はないが、例えば、化石燃料Ｎを燃焼させるボイラー部Ｋ１と、ボイラー部Ｋ１での燃焼により気化した水蒸気Ｊにより回転するタービン（蒸気タービン）Ｋ２と、このタービンＫ２の回転により発電する発電機Ｋ３と、気化した水蒸気Ｊを液体の水に戻す復水部Ｋ４と、液体の水や気化した水蒸気Ｊが循環する循環部Ｋ５を有していても良い。
尚、タービンＫ２の符号は、上述したタービン２と同様の２であるとも言える。又、タービンＫ２は、蒸気タービンだけでなく、ガスタービンであっても良い。
【００２８】
ここで、ボイラー部Ｋ１は、化石燃料Ｎを内部で燃焼させるボイラー本体Ｋ１ａと、このボイラー本体Ｋ１ａに化石燃料Ｎを供給する燃料供給管Ｋ１ｂと、ボイラー本体Ｋ１ａに空気Ａを供給する空気供給管Ｋ１ｃと、ボイラー本体Ｋ１ａ内での燃焼で生じる燃焼ガスＧを排出する排出管Ｋ１ｄなどを有していても良い。
この他、ボイラー部Ｋ１は、排出管Ｋ１ｄからの燃焼ガスＧを発電所外へ出す煙突（図示せず）や、この煙突から燃焼ガスＧを出す前に当該燃焼ガスＧ中の窒素酸化物が煤（すす）等を除去するフィルタ（図示せず）等も有していても良い。
【００２９】
又、復水部Ｋ４は、循環部Ｋ５中で気化した水蒸気Ｊを冷却して液体の水に戻す復水器本体Ｋ４ａと、この復水器本体Ｋ４ａ内で気化した水蒸気Ｊを冷却するための液体の水（海水等）を外部から取り込む取水口Ｋ４ｂと、復水器本体Ｋ４ａ内で気化した水蒸気Ｊを液体の水に戻した後における外部からの液体の水を外部（海等）に放出する放水口Ｋ４ｃを有していても良い。
このような既存の火力発電所Ｋは、そのボイラー部Ｋ１と循環部Ｋ５の代わりに、又は、ボイラー部Ｋ１のみの代わりに、上述した水素水蒸気回転部４を後付けしても良い。
【００３０】
尚、本発明における「後付け」とは、火力発電所Ｋにおける既存のボイラー部Ｋ１と循環部Ｋ５等を取り外し、その代わりに水素水蒸気回転部４を取り付けることから、「付替え」であるとも言える。
又、上述した水素水蒸気回転部４が後付けされた後の火力発電所Ｋは、火力（化石燃料等の燃焼）によって発電しないため、水素発電所であるとも言える。
【００３１】
＜その他＞
尚、本考案は、前述した実施形態に限定されるものではない。発電システム１等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本考案の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
発電システム１は、既存の火力発電所Ｋにおいて、水素とＬＮＧを混同した混合ガスを燃焼させて生じた燃焼ガスで、既存の火力発電所Ｋにおけるタービンや、混合ガス用のタービンを回転させて、発電機で発電しても良い。
【００３２】
発電システム１は、水素や、水素とＬＮＧの混合ガスを燃焼させて生じた燃焼ガスでタービン（ガスタービン）を回転させて発電機で発電しつつ、ガスタービンを回転させた後の残りの熱エネルギーで水を気化し、気化により生じた水蒸気Ｊにより蒸気タービンを回転させて発電機で発電しても良い。
発電システム１は、上述では、既存の火力発電所Ｋの一部（ボイラー部Ｋ１と循環部Ｋ５等）の代わりに、水素水蒸気回転部４を後付けしたが、新設のタービン２及び発電機３と、水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓで新設のタービン２を回転させて新設の発電機３で発電しても良い。
【００３３】
水素水蒸気回転部４では、上述したように、循環器４ｃ内で水素を燃焼させて生じた水蒸気Ｓと作動媒体Ｓ’等が循環しているところ、凝縮器４ｂを経てから燃焼器４ａまでは作動媒体Ｓ’のみであるとも言えるが、この凝縮器４ｂを経てから燃焼器４ａまでの間に当該作動媒体Ｓ’を圧縮する圧縮機（燃焼器４ａへ作動媒体Ｓ’を送り込む羽根車など、図示せず）を有していても良い。
尚、この圧縮機が羽根車である場合、この圧縮機の羽根車の回転軸と、タービン２の羽根車の回転軸が同軸であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本考案の発電システムは、新設の発電所における発電システムとして用いるだけでなく、既存の火力発電所や、既存の原子力発電所に後付けしたり、その他、太陽光発電所や、風力発電所、バイオマス発電所、水力発電所、地熱発電所、太陽熱利用発電所、雪氷熱利用発電所、温度差熱利用発電所、地中熱利用発電所、海洋温度差発電所、波力発電所、潮汐発電所、潮流発電所等の再生可能エネルギー発電所と共に用いる（コラボレーションして用いる）など、幅広く利用可能である。
又、本考案の発電システムにより発電された電力は、工場や商業施設（店舗）、公共施設をはじめ、ビル、家庭にも供給できる。
【符号の説明】
【００３５】
１            発電システム
２            タービン
３            発電機
４            水素水蒸気回転部
Ｋ            火力発電所
【図１】
0003229202.tif 000003
【図２】
0003229202.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月28日(2020.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水素を用いて発電する発電システムであって、
当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、
前記タービンが、水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転して、前記発電機で発電する発電システム。
【請求項２】
前記タービンは、既存の火力発電所において水蒸気で回転するタービンであり、
当該発電システムは、前記タービンを前記水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転させる水素水蒸気回転部が、前記既存の火力発電所に後付けされている請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
水素を用いて発電する発電システムであって、
当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、
前記タービンが、水素と液化天然ガスとの混合ガスを燃焼させた際に生じた燃焼ガスで回転して、前記発電機で発電する発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本考案に係る発電システム１の第１の特徴は、水素を用いて発電する発電システムであって、当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、前記タービンが、水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転して、前記発電機で発電する点にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本考案に係る発電システム１の第２の特徴は、上記第１の特徴に加えて、前記タービンは、既存の火力発電所において水蒸気で回転するタービンであり、当該発電システムは、前記タービンを前記水素を燃焼させて生じた水蒸気で回転させる水素水蒸気回転部が、前記既存の火力発電所に後付けされている点にある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本考案に係る発電システム１の第３の特徴は、水素を用いて発電する発電システムであって、当該発電システムは、タービンの回転により発電する発電機を有し、前記タービンが、水素と液化天然ガスとの混合ガスを燃焼させた際に生じた燃焼ガスで回転して、前記発電機で発電する点にある。